新型柔性可控传动机构的机械压力机研究

采用电力拖动方式的机械压力机是最主要的锻压设备,其工作机构目前均采用曲轴输入为恒定转速的单自由度传动方式实现锻冲工作,造成了在使用过程中能量利用率低、滑块运动的柔性可控性差、噪声振动污染严重,因此进行新型可控传动机构的机械压力机及其设计理论的研究势在必行.本文明确了机械压力机新型传动机构应满足的运动特性要求,通过理论分析和数值模拟相结合的方法,研究获得适合机械压力机使用的数字式交流伺服电动机-普通的异步交流电动机混合驱动的双自由度的多杆可控机构.该机构既可实现滑块的低速锻冲动作及滑块给定运动轨迹,也可实现机械压力机在无离合器与制动器时滑块停在任意给定行程位置和滑块行程自动可调,值得进一步研究和推广应用.     

机械压力机低速锻冲急回机构运动特性的研究

在分析通用机械压力机曲柄连杆滑块工作机构运动特性存在不足的基础上，提出研制一种具有低速锻冲急回特性的新机构十分必要，指出了该低速锻冲急回机构应满足的五点要求。介绍了目前常见的低速锻冲急回机构——负偏置机构、连杆曲线型六杆机构、齿轮连杆组合机构、椭圆齿轮机构和双曲柄串连机构等的运动特性、优缺点及其适用场合。明确指出双曲柄串联曲柄滑块机构综合性能最好，并介绍了该机构在开式机身闭式传动曲轴纵放的800kN通用机械压力机上的应用。     

双点肘杆压力机构型研究及主传动机构仿真分析

为实现双点压力机低速锻冲、快速回程等特殊工艺需求,且能保证双点传动机构的同步性和滑块两施力点处的精度,通过分析肘杆机构的运动特性,结合双点压力机的结构特点,设计了一种适用于双点压力机的肘杆机构.创建了所设计构型主传动机构的数学分析模型,对其传动特性进行了详细分析与阐述.借助ADAMS软件对机构作了仿真分析与参数化分析,更加直观地解析了此类构型的运动规律及特点.     

机械压力机传动方案设计的发展历程

机械传动系统的方案设计是机械压力机设计的关键,与传统机械压力机相比,伺服机械压力机的传动方案设计存在着本质的不同,在分析机械压力机成形加工负载特性的基础上,指出了传统机械压力机与伺服机械压力机在设计依据和设计重点方面的不同;在分析机械压力机传动方案设计发展历程的基础上,评述了传统机械压力机与伺服机械压力机在设计目标和设计思路方面的差异;在分析单伺服输入工作机构存在滑块行程与机械利益相互制约耦合的基础上,提出了可实现运动与动力相互解耦的非对称双伺服输入并联工作机构。上述分析可为伺服机械压力机传动方案的设计提供参考。     

交流伺服式机械压力机及其关键技术探讨

论述了制造业是中国的治国之本、兴国之器、强国之基,而先进的装备制造业是我国当前与未来重点的发展领域。分析了机器由机械本体系统与电气控制系统组成,而机械本体系统分别由动力源、传动部件和工作机构组成,明确指出直驱与近零传动是未来机器的发展方向。对比分析了交流异步电动机与交流永磁同步伺服电动机的优缺点,指出交流永磁同步伺服电动机是机械压力机的理想动力源。第三代锻压设备的交流伺服式机械压力机及其驱动与传动的三种典型方式分别为小型压机用丝杠-带轮式、中型压机用带轮-偏载丝杠-肘杆式、大中型压机则采用带轮-多级齿轮-曲柄滑块式。分析了国内外伺服压力机的产品现状,中大吨位的伺服压力机常采用多个交流伺服同步电动机共同驱动的方式。对交流伺服式机械压力机的关键技术进行了探讨,为我国伺服压力机追赶国际先进水平奠定坚实的基础。     

基于遗传算法的多连杆压力机运动优化方法

多连杆压力机相对普通曲柄压力机有快速接近工件、低速加工、慢速脱模、快速回升的优点.本文对多连杆压力机传动系统进行建模,分析了传动系统各参数对多连杆压力机滑块运动规律的影响.介绍了一种优化设计方法:根据客户对拉深过程中的滑块速度提出的特殊要求,在我公司生产的多连杆机械压力机STPL-500标准机器传动机构的基础上,利用S...     

曲柄肘杆伺服压力机驱动系统设计研究

为了实现伺服压力机低速锻冲和快速空程及回程功能,同时使其满足柔性加工要求,在详细分析伺服压力机需要解决的核心问题的基础上,提出曲柄肘杆伺服压力机驱动系统的设计方案,给出了系统曲柄肘杆机构优化设计结果和驱动电机参数,同时确定了系统控制策略。然后对驱动系统的工作特性进行了详细研究,分析校核了系统的力矩和功率特性。结果表明所设计的曲柄肘杆伺服压力机驱动系统能够对不同加工工艺进行很好地控制,满足伺服压力机的工作要求。     

交流伺服压力机的研究现状与发展趋势

交流伺服压力机具有高生产率、高柔性、高精度和节能环保等优点,成为目前先进锻压设备研究的热点。首先介绍了三代锻压设备,并对交流伺服压力机的结构进行了简单介绍。而后又阐述了交流伺服压力机的特点,提出交流伺服压力机具有众多传统机械压力机无法相比的优点。通过介绍一些具有代表性的公司的交流伺服压力机产品,探讨了目前国内外对交流伺服压力机的研究现状,并分析了中国交流伺服压力机发展缓慢的原因,为同行提供借鉴。最后分析了交流伺服压力机在未来的发展趋势,指出交流伺服压力机成为未来锻压设备的主要发展方向。     

用于机械压力机驱动的电动机发展趋势探讨

文章阐述了机械压力机的各种驱动方式.对伺服驱动方式压力机的驱动电机进行了比较论述,从直流伺服电动机到交流伺服电动机,及开关磁阻电动机和横向磁场电动机.对各种电机的特点及其在伺服压力机上的应用进行了分析,指出横向磁场电动机以其良好低速性能在伺服压力机上应用将具有明显的理论和实用价值.     

一种新型机械拉伸压力机传动机构及仿真分析

为适应拉伸工艺,压力机滑块在拉伸工作区域内的速度变化需较缓慢,且满负荷工作区域较长.经分析现有机械压力机构型特点及运动特性,改变压力机主传动机构,设计了一种滑块在下死点附近具有低速特性,且非常适合做拉伸工艺的新构型压力机.详细阐述了所设计新构型压力机的工作原理以及主要特征,并借助ADAMS仿真分析软件创建了机构参数化设计模型,通过摆杆长度参数化设计,获得了几组滑块运动特性曲线,通过曲线对比可以直观的看出杆长影响下的滑块运动特性变化规律.     

水平锻造液压机

介绍了由中国重型机械研究院设计的一种新型的水平锻造设备-水平锻造液压机,其由一台具有整体闭式框架的垂直液压机和一台组合框架的水平液压机有机组合而成,垂直压机用于夹紧坯料,水平压机用于实施水平锻造成形。夹紧力、夹紧行程和速度可以分别设定和控制,水平锻造力、水平锻造行程和速度可以分别设定和控制,因此,该设备能够满足多种工艺需求。新型水平锻造机投入生产后,使用情况良好。     

锻造机双缸液压同步控制系统建模及仿真

为了提高锻造机双缸液压同步控制的精度,以便保证锻造成形的质量,简化锻造机双缸液压同步电液伺服控制系统模型,推导同步控制系统模型,得到控制目标方程。使用单神经元PID控制算法和交叉耦合算法作为锻造机双缸液压同步控制算法,通过仿真,分别得到并对比了使用常规模糊PID控制算法与模糊-单神经元PID控制算法作用下的锻造机左右液压缸的位置跟踪误差、相对同步控制误差以及液压缸的速度和压力跟踪误差。结果表明,相比于常规模糊PID控制算法,模糊-单神经元PID控制算法下的系统能够更快速地收敛,说明模糊-单神经元PID控制算法使得锻造机双缸液压同步电液伺服控制系统具有更强的鲁棒性。实验结果与仿真结果的变化规律一致,两者之间的误差小于10%,验证了提出的锻造机双缸液压同步控制方法的可行性。     

伺服成形技术及其若干发展动向

伺服压力机是近年来塑性成形领域最重大的创新之一,将伺服压力机以及基于伺服压力机的成形工艺统称为伺服成形技术.简要介绍了伺服成形技术的特点和目前的应用情况,重点论述了该技术当前的若干发展新动向,包括伺服压力机设计方法的研究、新型功能部件和储能技术开发、滑块运动路径设计与优化、伺服成形机理及成形过程的数值模拟、智能制造中的...     

新型自由锻造水压机液压控制系统的研究

快速锻造液压机是锻造生产的重要设备之一.在分析锻压机锻压工况和工艺要求的基础上,设计了基于比例插装阀的油控水压机液压系统,并对系统的性能和设计特点进行分析,具有一系列的优点.     

63 MN热模锻压力机自动锻造线上模具设计和快换技术应用

介绍了以63 MN热模锻压力机为主机的自动化锻造生产线上的模具设计、使用及快换技术。生产线主要设备为63 MN热模锻压力机、8 MN机械切边机及10 MN液压精整形机,用于生产铁路货车中型锻件。针对该生产线上不同产品的特点,设计了不同的模具布局,同时确定了模架和压力机的顶出位置。用5Cr Mn Mo作为模具基体,H13焊条堆焊锻模型腔和切边模刃口的方法制造模具,可以延长模具使用寿命。分析结果表明,模具快换技术的应用可以缩短换模时间,保证生产线高效运行。     

基于有限元法的锻造液压机瞬态动力学分析

为了获取锻压机在工作过程中的响应,在已经通过不同仿真软件配合确定锻压机工作载荷的前提下,利用Ansys Workbench对其进行瞬态动力学分析,得到锻压机在整个工作过程中的应力分布以及变形情况。从结果可以看出,该锻压机的强度、刚度均满足设计要求。该研究对锻压机的结构设计具有重要参考意义。     

80MN双柱式预应力结构快速锻造液压机的设计研发

阐述了80MN油泵直接传动、双柱式预应力结构快速锻造液压机技术特点及设计方法,实现了大型自由锻造液压机结构、传动方式和控制技术的创新.工程应用表明,该锻造液压机整机性能指标达到国际先进水平.     

Adjustment of stochastic responses of typical cold forging systems

The stochastic nature of typical cold forging processes is assessed in this paper. Finite element computations have been applied to backward can extrusion, free upsetting, closed-die forging and forward rod extrusion in order to study the influence of scatter of the principal process input parameters on the dimensional accuracy of products and on the tool service life. Flow stress and mass of the workpiece have been varied in combination with tribological parameters to evaluate scatter of process responses for soft and stiff press. The results show that stochastic interactions differ radically for the four typical cold forging processes and that press stiffness has a significant influence on the stochastic relationships. For the closed-die upsetting it is demonstrated that statistical distributions of the input parameters can be adjusted in order to achieve reliable process. Here it is shown that bounds of operating windows defined by intersections between product tolerances and tool service life constraints are different for soft and stiff press. At the end of the paper an industrial example is provided to demonstrate how stochastic responses can be adjusted for production of the inner race.     

Computer modeling of wear in extrusion and forging of automotive exhaust valves

In an automotive engine valve forging process, the billet is cold sheared, induction heated, and fed to a mechanical press for a two-stage forging operation with the first stage being extrusion. The main limiting factor in this operation is the wear of the dies during the first stage, extrusion. In this study. abrasive wear was identified as the primary mode of wear, and computer simulation was used to investigate the effect of process variables, such as press speed, initial billet temperature, and die preheat temperature upon abrasive wear. The result generated by this study should be applicable to other part geometry and not limited just to exhaust valves. R. Thlsyan, Department of Industrial and Systems Engineering, The Ohio State University, Columbus, OH 43210, USA